探查黑洞度规。I. 黑洞阴影与双黑洞旋进
广义相对论与量子宇宙学
2021-05-26 v1 高能天体物理现象
摘要
在广义相对论中，黑洞时空具有三个基本性质：(i) 在自旋的最低阶近似下，它们与恒星天体的度规相同；(ii) 以几何单位表示时，它们与质量无关；(iii) 它们由 Kerr 度规描述。本文中，我们量化了由黑洞阴影观测和双黑洞旋进观测所施加的潜在黑洞度规偏差的上限，以探究当前实验对后两项预言可能违背的限制。我们发现，两类实验均对偏差参数给出了相关约束，当以面积坐标表示时，这些约束主要位于时空的 tt 分量。我们得出结论：目前在两类黑洞所跨越的质量 8 个数量级与曲率 16 个数量级范围内，无证据表明偏离 Kerr 度规。此外，由于当前引力波源样本中黑洞的特定质量，当以度规的远场、后牛顿预言表示时，两实验所施加的关联方向一致且量级相近。若未来发现由两颗低质量（如约 3 Msun）组分构成的并合黑洞双星，则可通过将旋进约束与黑洞阴影测量约束相结合来打破偏差参数间的简并。
引用
@article{arxiv.2012.02117,
title = {Probing the Black Hole Metric. I. Black Hole Shadows and Binary Black-Hole Inspirals},
author = {Dimitrios Psaltis and Colm Talbot and Ethan Payne and Ilya Mandel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.02117},
year = {2021}
}
备注
Physical Review D, submitted